为什么在GCC中,库的链接顺序有时会导致错误?

为什么在GCC中,库的链接顺序有时会导致错误?

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我见过很多这样的情况,我们的一些模块链接了超过100个库的代码加上系统&第三方自由。

根据HP/Intel/GCC/SUN/SGI/IBM/等不同的连接器,你可以得到未解析的函数/变量等,在某些平台上,你必须列出库两次。

在大多数情况下,我们使用库、核心、平台、不同抽象层的结构化层次结构,但对于某些系统,您仍然必须使用link命令中的顺序。

一旦你找到了一个解决方案,那么下一个开发人员就不必再做了。

我以前的老师常说“高内聚力和放大器;低耦合”,这句话今天依然适用。

GNU ld链接器是所谓的智能链接器。它将跟踪之前静态库使用的函数,永久地从它的查找表中丢弃那些没有使用的函数。结果是,如果您过早地链接一个静态库,那么该库中的函数将不再对链接线上的静态库可用。

典型的UNIX链接器从左到右工作,因此将所有依赖的库放在左边,而满足这些依赖关系的库放在链接行的右边。您可能会发现一些库依赖于其他库,而同时其他库也依赖于它们。这就是事情变得复杂的地方。当涉及到循环引用时,修复您的代码!

(请参阅这个答案的历史以获得更详细的文本,但我现在认为读者更容易看到真正的命令行)。


以下所有命令共享的公共文件

// a depends on b, b depends on d
$ cat a.cpp
extern int a;
int main() {
return a;
}


$ cat b.cpp
extern int b;
int a = b;


$ cat d.cpp
int b;

链接到静态库

$ g++ -c b.cpp -o b.o
$ ar cr libb.a b.o
$ g++ -c d.cpp -o d.o
$ ar cr libd.a d.o


$ g++ -L. -ld -lb a.cpp # wrong order
$ g++ -L. -lb -ld a.cpp # wrong order
$ g++ a.cpp -L. -ld -lb # wrong order
$ g++ a.cpp -L. -lb -ld # right order

链接器从左到右搜索,并记录未解决的符号。如果一个库解析了该符号,它将该库的对象文件用于解析该符号(b.o out of libb。在这种情况下是A)。

静态库之间相互依赖的工作原理是一样的——需要符号的库必须在前面,然后是解析符号的库。

如果一个静态库依赖于另一个库,但另一个库又依赖于前一个库,就会出现一个循环。您可以通过使用-(-)来封装周期依赖的库,例如-( -la -lb -)(您可能需要转义括号,例如-\(-\))来解决这个问题。然后链接器会多次搜索这些包含的库,以确保循环依赖关系被解析。或者,您可以多次指定库,因此每个库都在前面:-la -lb -la

链接到动态库

$ export LD_LIBRARY_PATH=. # not needed if libs go to /usr/lib etc
$ g++ -fpic -shared d.cpp -o libd.so
$ g++ -fpic -shared b.cpp -L. -ld -o libb.so # specifies its dependency!


$ g++ -L. -lb a.cpp # wrong order (works on some distributions)
$ g++ -Wl,--as-needed -L. -lb a.cpp # wrong order
$ g++ -Wl,--as-needed a.cpp -L. -lb # right order

这里也是一样——库必须遵循程序的目标文件。与静态库相比,这里的区别在于您不需要关心库之间的依赖关系,因为动态库自己对依赖项进行排序. #。

最近的一些发行版显然默认使用--as-needed链接器标志,它强制程序的目标文件出现在动态库之前。如果传递了该标志,链接器将不会链接到可执行文件实际不需要的库(它从左到右检测这一点)。我最近的archlinux发行版在默认情况下没有使用这个标志,所以它不会因为没有遵循正确的顺序而给出错误。

在创建前者时忽略b.sod.so的依赖关系是不正确的。当链接a时,您将被要求指定库,但是a本身并不需要整数b,因此它不应该关心b自己的依赖关系。

下面是一个示例,说明如果您没有指定libb.so的依赖关系将会产生的影响

$ export LD_LIBRARY_PATH=. # not needed if libs go to /usr/lib etc
$ g++ -fpic -shared d.cpp -o libd.so
$ g++ -fpic -shared b.cpp -o libb.so # wrong (but links)


$ g++ -L. -lb a.cpp # wrong, as above
$ g++ -Wl,--as-needed -L. -lb a.cpp # wrong, as above
$ g++ a.cpp -L. -lb # wrong, missing libd.so
$ g++ a.cpp -L. -ld -lb # wrong order (works on some distributions)
$ g++ -Wl,--as-needed a.cpp -L. -ld -lb # wrong order (like static libs)
$ g++ -Wl,--as-needed a.cpp -L. -lb -ld # "right"

如果您现在查看二进制文件的依赖关系,您会注意到二进制文件本身也依赖于libd,而不只是libb。如果稍后libb依赖于另一个库,则需要重新链接二进制文件,如果您这样做的话。如果其他人在运行时使用dlopen加载libb(考虑动态加载插件),调用也会失败。所以"right"也应该是wrong

链接顺序确实很重要,至少在某些平台上是如此。我曾见过应用程序以错误的顺序与库链接而导致崩溃(错误意味着A在B之前链接,但B取决于A)。

下面是一个示例,可以清楚地说明在使用静态库时GCC是如何工作的。让我们假设我们有以下场景:

  • myprog.o -包含main()函数,依赖于libmysqlclient
  • libmysqlclient -静态的,为了这个例子(当然,你更喜欢共享库,因为libmysqlclient太大了);在# EYZ2;并且依赖于libz的东西
  • # EYZ0(动态)

我们如何把它们联系起来?(注:使用gcc 4.3.4在Cygwin上编译的示例)

gcc -L/usr/local/lib -lmysqlclient myprog.o
# undefined reference to `_mysql_init'
# myprog depends on libmysqlclient
# so myprog has to come earlier on the command line


gcc myprog.o -L/usr/local/lib -lmysqlclient
# undefined reference to `_uncompress'
# we have to link with libz, too


gcc myprog.o -lz -L/usr/local/lib -lmysqlclient
# undefined reference to `_uncompress'
# libz is needed by libmysqlclient
# so it has to appear *after* it on the command line


gcc myprog.o -L/usr/local/lib -lmysqlclient -lz
# this works

你可以使用-Xlinker选项。

g++ -o foobar  -Xlinker -start-group  -Xlinker libA.a -Xlinker libB.a -Xlinker libC.a  -Xlinker -end-group

几乎等于

g++ -o foobar  -Xlinker -start-group  -Xlinker libC.a -Xlinker libB.a -Xlinker libA.a  -Xlinker -end-group

# EYZ0 < / >强

    组内的顺序很重要! 这里有一个例子:调试库有一个调试例程,但是非调试例程 库有一个相同的弱版本。必须放置调试库 . . .
  1. 您需要在组列表中的每个库之前加上-Xlinker

一个让我绊倒的小技巧:如果你以“gcc”或“g++”来调用链接器,那么使用“——start-group”和“——end-group”不会将这些选项传递给链接器——也不会标记错误。如果你的库顺序是错误的,它将失败的链接与未定义的符号。

你需要把它们写成"-Wl,——start-group"等来告诉GCC将参数传递给链接器。

另一种方法是两次指定库列表:

gcc prog.o libA.a libB.a libA.a libB.a -o prog.x

这样做,您不必为正确的序列而烦恼,因为引用将在第二个块中解析。

如果你将-Wl,--start-group添加到链接器标志中,它并不关心它们的顺序,也不关心是否存在循环依赖关系。

在Qt上,这意味着添加:

QMAKE_LFLAGS += -Wl,--start-group

节省了大量的时间,而且它似乎并没有降低链接的速度(无论如何,这比编译要少得多)。